平原河网地区水文分析计算方法的研究

・233・平原河网地区水文分析计算方法的研究丁玉娜(河南省豫北水利勘测设计院有限公司汕头分公司，广东汕头515000)摘要：为了确定广东生平原地区河网水文分析计算的准确性，增强区域水资源管理的针对性，降低干旱、洪涝等自然灾 害对平原地区正常经济生产及社会生活的影响，文章从水分层面出发，结合过往有益经验，对平原河网地区水分分析及计 算方法进行全面梳理，逐步形成一个系统完善的平原河网水文分析计算体系，为各项河网管理工作的开展提供必要的参考。

关键词：平原河网；水文分析；计算方法中图分类号：TV 122 文献标志码：A 文章编号：2096-27 (2019) 20-0233-02平原地区河网密布，流速较为缓慢，水文条件较为 河网地区受到地势因素的影响，往往水位变化不大，河 复杂，在地势较低的区域，地面高程往往会在河流汛期 网的流量与水位有着密切的关系，从实际情况来看，平

过后，出现下降的情况，加之平原地区河道较为平缓， 原河网流量变化幅度要小于山区，变化相对较小。为了 水流速度较小。一旦出现短时间的强降雨，河网水位将

明确河流在不同水位下的流量变化，在水文特征分析环 会出现持续暴涨的情况，极易形成洪水拦阻，引发更为 节，应当做好流速测量工作，流速的测量结果受到河床

严重的洪涝灾害。为了有效应对这一情况，平原地区往

表面特征、河底坡度、河道弯曲等多种因素的影响，在

往会根据地区河网水文特征提前进行防洪规划，做好桥 实际测量阶段，应当结合河网流经区域的实际情况，综

梁、泵站的设计与修建工作，通过相关预案来确保河网 合分析各类环境因素对于平原河网流速测量影响，形成 水位、流量、流速符合泄洪排水要求。文章以水文分析 一个系统完整的河网流速测定方案。从实际测量结果来 计算作为研究切入点，结合过往有益经验，以现有的技 看，通常情况下，河床的流速较小，河道中间的流速较大， 术手段为支撑，积极调整思路，优化计算分析方法，构 河流表面的流速比河底流速要大。当河流进入平原地区

建起科学准确的平原河网地区水文分析计算体系，为平

之中，河道内的水流逐步向平面扩散，加之地面坡度大 原河网管理及地区开发提供必要的数据支持。幅放缓，使得整个河流的流速降低，泥沙逐步沉积，形

成巨大的堆积层，对水流的流速产生一定的影响。在汛

1 平原河网地区水文特征期，平原河网地区河床流量大幅度增加，水流速度加快，

对平原河网地区水分特征的分析，有助于帮助工作

而在枯水期，水流流量减少，流速逐渐减慢。人员进一步划清水文分析计算的基本界限，排除其他因 素对于水文分析计算工作的干扰，为后续水文分析计算

2 我国平原河网地区水文分析计算方法现状工作提供了极大的裨益。我国不同的专家学者从多个角度对平原河网地区水 1.1平原河网地区文分析计算方法进行了探讨，形成了多种分析计算模式， 平原河流所经过的区域多数地势较为平坦，相对高 对平原河网地区水文分析计算方法的梳理，不断积累分

度较小，水系较为复杂，河流密度较高，呈现出网状特

析计算经验，明确相关分析计算方法之中存在的不足。

征，学术界将这种地区称之为平原河网地区。与其他河 2.1借助于水位资料推求网地区相对比，平原河网地区河流贯通性较强，河道密

作为一种最为简单、最为直接的水文分析方式，通 布，水文条件较为复杂，河网内水流的流向及流量随机 过多过较长时间内平原河网水文观测资料的分析、处理 性较强，变化较为明显。同时河流区域城市、农村分布 以及评估，形成一种规律性经验。在这种规律性经验的

较为广泛，河流受到人为因素的影响较大，尤其是河堤、

引导下，实现了对水文特征的预测，为相关管理、建设 水库等水利系统的施工建设，使得整个平原河网更为复 以及应对工作的开展提供必要的参考。但是通过水位资

杂。平原河网地面地面较为低平，在河流汛期，地面往 料直接推求的方式具有较大的不确定性，导致水文分析 往受淹，导致泄洪能力不强，加之河网水利设施的存在， 计算的准确性无法满足实际的使用需求，造成平原河网 极易出现洪水拦阻的情况，加剧洪涝灾害的严重性。平

地区水文分析计算误差较大。原河网从平面外形来看，可以划分为顺直型、弯曲型、 2.2 流量资料间接推算宽滩型、分叉型等，多种河网类型，使得平原河网地区 平原河网地区水文分析计算环节，工作人员应当合 的水文更为复杂，增加了分析计算工作开展的难度。理使用实时河网水位资料、河流流量资料，通过这种方

1.2平原河网水文特征式，能够在一定程度上弥补直接通过水位资料推求方式 从实际情况来看，平原河网的河床较为平缓，起伏 存在的不足，有效避免自然因素、人为因素对于水位、 不大，多数河床起伏处于0的范围之内，因地 流量等基本水文特征的影响0。以流量资料开展的间接 势起伏较小，使得河流流速相对较小，在洪水期间水流

推算作为一种较为常用的水分分析计算方法，其具有较 速度为2〜4m/s,河水之中携带的泥沙沉淀下来，形成 为明显的缺陷，河流流量实时测定站点如果出现设置偏 较厚的冲击层，冲击层最厚处可以达到几十米m。平原差，需要借助于河流分流的方式，将流量参数进行必要

的换算处理，以确保流量资料间接推算工作的有序开展。 作者简介但是这种处理方式，受到人为因素的影响较大，加之平 丰原河网地区水文计算方法鈴分嶄：丁玉娜(1986—),女，。本科

，工程师，研究方向: 原河网地区河流密度较高，河网自身较为贯通，流量监

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| 发展与创新 丨 Development and Innovation[2019年第20期于集雨面积小的山区、丘陵区的洪水计算。测难度较大，给推算工作的开展带来极大的影响，增加 了流量资料间接推算难度。3.3经验公式法经验公式法适用于流域面积不大于10km?的小流域 洪峰流量计算。广东省洪峰流量经验公式：2.3水力学分析计算方法考虑到部分平原地区人口分布较为密集，水文资料 较为有限，分析计算难以依靠洪水流量、河网水位等监

测数据，难以开展相关推算工作。同时考虑到平原河网 地区河流密度较大，集水面积无法快速区分，简单的依

（1）式中：Qp为设计频率为P的洪峰流量（m%） ； C2

为与设计频率P有关的参数；H2如为频率为P的24h设 计暴雨量；F为汇水面积（km2） o严\"

靠传统的推算方法难以进行必要的水文分析计算工作， 为了有效应对这一局面，逐步使用水力学分析计算方法，

3.4平均排除法平均排除法是将相应设计标准的净雨量在规定的排 涝时间内平均排除，该计算方法未考虑流域面积对汇流

以水力模型作为框架，完成对无水文资料情况下各类水 文情况的分析与计算。对于一个较为闭合的平原河网地 区，釆取圣维南方程组的方式，组建起数学模型，借助

过程的影响，适用于集水面积较小的平原区或除水库外

于对该地区水文测算，对数学模型相关参数进行补充完 善，确保分析计算的准确性內。为了提升水力学分析计 算的准确性，减少计算体量，工作人员在分析计算环节， 可以采取河道概化的方式，借助于对平原河网断面资料

集水面积小于10km2的其他工程。实际工程洪水计算一般采用综合单位线法和推理公

式法两种计算方法推求。根据《广东省暴雨径流查算 图表使用手册》：“釆用广东省综合单位线法和推理公

的全面梳理，结合特殊河段断面测量数据，完成对河道 的概化处理，在概化过程之中，应当保证概化后的河道 面积与概化前的河道面积相同，河道长度保持一致，流

式法两种方法计算的Qm值相差不超过20% （以数值 大者作为分母计算）。广东省综合单位线方法的时段

量参数不变。借助于概化的操作方式，能够快速实现对 平原河网水位、容积曲线、河道断面水位等基本水文信

息的获取，并在此基础上，建立起数学模型，完成对平 原河网地区水文特征的分析与计算。单位线是根据单位线滞时ml及各类典型无因次单位线 u 1 ~ X 1推求，较能反映工程所在河流的洪水特点； 设计洪水过程线是根据设计净雨过程的逐段净雨推求得 出，能较好地反映降雨过程的变化；洪峰流量和洪水过 程线的推求也是有机地结合在一起。从总的方面来讲， 在推求设计洪水过程线方面，广东省综合单位线方法显 然优于推理公式法（ 1988年修订）。此外，广东省综 合单位线方法分析使用的资料基础稍好于推理公式法

3 平原河网地区水文分析计算方法平原河网地区水文分析计算方法的完善呈现出系统

性、复杂性特征，在实际操作环节，应当在全面认识平 （ 1988年修订），而用实测洪峰验证，精度也比推理公 式法（1988年修订）高。在两种方法经过合理协调，使 设计洪峰流量比较接近以后，原则上应采用广东省综合

原河网水文特征的基础上，通过对水文分析计算方法的 梳理，明确水文分析计算方法完善的基本方向。根据实 际工作经验，水文计算方法有广东省综合单位线法、推

单位线方法的计算成果。”理公式法、平均排除法、经验公式法。3.1广东省综合单位线法广东省综合单位线是选用集水面积为2.3〜950km2

流域面积不大于10km?的小流域洪峰流流量计算一 般釆用经验公式法。对于平原网地区（涝区）排水流量 计算一般釆用平均排除法计算。的50个水文站共639场雨洪对应资料分析综合的。通 过建立单位线要素与地理特征值之间的关系，根据地理 特征推求单位线的方法。综合单位线是在短缺暴雨洪水

4 结束语现阶段不同专家学者从不同的角度出发，对平原河网 水文分析计算方法进行了不同的探索，形成了多种分析计 算方法。为了进一步提升水文分析计算能力，为平原河网

资料地区，根据流域自然地理特征，推求设计洪水的重 要手段。综合单位线方法的时段单位线是根据单位线滞 时ml及各类典型无因次单位线U 1 ~ X 1推求，较能 反映工程所在河流的洪水特点；设计洪水过程线是根据

管理及施工建设活动的开展提供准确的水文数据支持，文 章在分析平原河网地区水文基本特点及现有水文分析计 算方法的基础上，吸收过往有益经验，调整分析思路，优

设计净雨过程的逐段净雨推求得出，能较好地反映降雨 过程的变化；洪峰流量和洪水过程线的推求也是有机地

结合在一起。根据广东省洪水计算有关规定，凡大（二）

化计算方法，持续推动水文分析计算方法的完善，切实满 足现阶段平原河网地区防洪及开发建设工作的客观要求。型及中型工程必须同时应用广东省综合单位线法和推理

公式法（ 1988年修订）两种计算方法计算设计洪水，在 对参数（综合单位线滞时ml,推理公式汇流参数m） 结合工程集水区域下垫面条件合理调整、协调两种计算

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江水利科技,2017（12） :65-66.方法的设计洪峰流量相差不超过20% （以数值大者为分 母计算）后，原则上应采用广东省综合单位线方法的设 计洪水及调洪验算成果。3.2推理公式法推理公式法是假定在流域汇流时间内，降雨强度、

径流系数和汇流速度三者的时空分布都是均匀的，根据 实际工程洪水计算经验分析，推理公式法没有考虑流域 的调蓄作用，仅考虑了地面径流，因而推理公式法适用